이 연구 주제는 단백질과 생체분자의 3차원 구조를 규명하고, 그 구조가 생물학적 기능과 어떻게 연결되는지를 분자 수준에서 해석하는 데 초점을 둔다. 연구실의 논문과 학술발표를 보면 AHR-ARNT 전사복합체, 독소-항독소 시스템, 인간 유래 단백질, 세균 효소 등 다양한 표적에 대해 구조적 특징과 기능적 의미를 함께 분석해 왔음을 알 수 있다. 이러한 접근은 단순한 구조 결정에 그치지 않고, 약물 표적 발굴과 작용기전 이해를 위한 기반 연구로 이어진다는 점에서 중요하다. 구체적으로는 X선 결정학, 단백질 발현·정제, 돌연변이체 제작, 결합 분석, 구조 비교, 기능성 실험 등을 통합하여 연구를 수행하는 성격이 강하다. 예를 들어 AHR 전사복합체 연구에서는 이합체 형성과 DNA 인식의 구조적 위계를 규명하여 환경 반응성 전사조절의 기전을 설명하였고, HigA-HigB 시스템 연구에서는 독소 결합에 따른 항독소의 구조 변화와 기능적 함의를 제시하였다. 이런 연구는 단백질의 정적 구조뿐 아니라 상호작용과 구조 전이, 알로스테리까지 포괄적으로 다룬다는 점에서 높은 학술적 가치를 가진다. 앞으로 이 주제는 질환 관련 단백질, 미생물 유래 효소, 약물 반응성과 연관된 수용체 단백질 등으로 확장될 가능성이 높다. 구조생화학은 신약개발 초기 단계에서 표적 검증과 리간드 설계의 핵심 근거를 제공하므로, 약학과 의생명 연구를 연결하는 중요한 플랫폼 역할을 한다. 특히 제주대학교의 바이오헬스 및 혁신신약 관련 사업과도 연계되어, 구조 기반의 정밀 약물설계와 기능성 바이오소재 개발로 이어질 수 있는 응용 잠재력이 크다.

이 연구 주제는 약학적 관점에서 단백질의 안정성, 접힘, 응집, 분해, 그리고 세포 스트레스 조건에서의 항상성 유지 메커니즘을 이해하는 데 중점을 둔다. 대표 논문인 Hsp70 아세틸화 연구는 스트레스 상황에서 단백질 재접힘과 분해 사이의 균형이 어떻게 조절되는지를 보여주며, 물리약학과 분자세포생물학이 만나는 지점을 잘 드러낸다. 이는 약물의 작용 대상이 되는 단백질의 거동을 정밀하게 이해하고, 질환 발생 과정에서의 단백질 품질관리 체계를 해석하는 데 중요한 기반이 된다. 연구실의 최근 학술발표 주제에서도 글루카곤 절편의 응집과 섬유화 형성, 리간드 결합 단백질의 구조 연구 등이 확인되어, 단백질의 물리화학적 성질과 안정성 문제를 지속적으로 탐구하고 있음을 알 수 있다. 이러한 연구는 열충격 단백질, 샤페론, 유비퀴틴 리가아제, 단백질 응집체와 같은 요소들을 중심으로 전개되며, 세포 스트레스 반응과 퇴행성 질환, 대사질환, 생체의약품 안정성 문제와도 깊게 연결된다. 물리약학은 약물 자체의 제형과 전달뿐 아니라, 약물 표적 단백질의 구조적·열역학적 특성을 이해하는 학문이라는 점에서 연구실의 정체성과 잘 부합한다. 이 분야의 확장성은 매우 크다. 단백질 응집과 섬유화는 신경퇴행성 질환뿐 아니라 펩타이드 의약품 개발, 제형 안정화, 바이오의약품 보관 조건 최적화와도 관련된다. 따라서 이 연구는 기초 생화학 연구를 넘어 실제 의약품 개발과 품질관리, 단백질 치료제의 안정성 평가, 스트레스 반응 기반 치료전략 수립으로 이어질 수 있다. 약학 교육과 물리약학 교재 집필 이력 역시 연구실이 해당 분야의 이론적 기반과 응용 가능성을 동시에 갖추고 있음을 보여준다.

연구실은 다양한 효소의 구조와 활성 기전을 규명하고, 이를 바이오촉매 및 바이오헬스 응용으로 연결하는 연구도 수행하고 있다. Est25 에스터레이스 변이체 연구에서는 기질 특이성과 입체선택성이 어떻게 개선되는지를 구조적으로 해석하였고, Sav2152 인산가수분해효소 연구에서는 금속 이온이 효소 활성과 구조 안정성에 미치는 비전형적 역할을 규명하였다. 이러한 연구는 효소 기능을 원자 수준에서 이해하고, 원하는 반응성을 갖는 단백질을 설계하는 데 핵심적인 지식을 제공한다. 방법론적으로는 효소의 과발현 및 정제, 결정화, 변이체 제작, 효소활성 분석, 금속 결합 특성 평가, 구조-기능 상관관계 해석이 중요한 축을 이룬다. 특히 약물 중간체 합성이나 키랄 화합물 생산과 관련된 입체선택적 효소 반응은 산업적 가치가 높으며, 약학 및 화생명 분야에서 실용성이 큰 연구 주제다. 여기에 미생물 유래 효소와 병원성 세균 표적 단백질 연구가 결합되면, 항감염 치료제 개발과 산업용 바이오촉매 개발을 동시에 겨냥할 수 있다. 또한 연구실이 참여한 청정 바이오소재 코스메틱 기반 고도화 사업과 같은 프로젝트는 이러한 효소·단백질 연구가 지역 바이오산업과도 접점을 가진다는 점을 보여준다. 제주 지역의 천연자원, 아열대 생물자원, 기능성 소재 발굴과 결합할 경우, 효능 평가와 안전성 평가를 갖춘 코스메슈티컬 및 바이오헬스 소재 개발로 확장될 수 있다. 즉, 이 연구 주제는 기초 효소학을 넘어 신약, 기능성 소재, 산업 바이오공정 등 다양한 응용 분야를 포괄하는 융합형 연구 영역이라 할 수 있다.